Michael Male
Projektleiter
KOORDINATION & PLANUNG, KOSTENKALKULATION, VERDRAHTUNGSPLÄNE, DOKUMENTATION
Deutsch | Derzeit sind nur bei Schneefräsen der gehobenen Preisklasse bedienbare Differentialsperren vorhanden. Das Sperren der Antriebsräder ist jedoch für eine Schneeräumung in Hanglage oder bei größeren Schneemengen unumgänglich. Bei preisgünstigen Modellen muss die Sperre aufwändig manuell durch Umstecken eines Sperrstiftes aktiviert zw. deaktiviert werden. Die Projektidee besteht darin, eine einfach nachrüstbare und preisgünstige, elektrisch fernbedienbare Differentialsperre zu entwickeln. Das Sperren funktioniert mit einer handelsüblichen Magnetkupplung, welche das freilaufende Rad bei Bedarf mit der starren Antriebswelle kraftschlüssig verbindet. Der dafür notwendige Strom wird von der Lichtmaschine der Schneefräse bezogen. Ein Drehzahlsensor erkennt das Durchdrehen eines Rades und aktiviert die magnetische Sperrvorrichtung.
English | At the moment, only snow blowers of the upper price range are equipped with an remote-controlled differential lock. The locking of the drive wheels, however, is essential for snow removal on slopes or larger amounts of snow. For low-cost models, the lock must be activated or deactivated manually by repositioning a locking pin. The project idea is to develop a simple retrofittable and inexpensive, electrically remote-controlled differential lock. The lock works with a commercially available magnetic clutch, which connects the Wheel with the rigid drive shaft frictionally on demand. The necessary electricity is sourced from the snowblower's alternator. A speed sensor detects this Spinning wheel and activates the magnetic locking device.
Beim verwendeten Modell handelt es sich um eine Schneefräse der Marke: Murray Ultra 27. Sie ist eine günstigere Variante und verfügt demnach nicht über eine fernbedienbare Differentialsperre. Bei diesen Modell funktioniert der Sperrvorgang mit hilfe eines Sperrbolzen, welcher händisch in die Narbe der Felge gesteckt werden muss.
Die Magnetkupplung wurde von einem Klimakompressor abmontiert, welcher zuvor in einem KFZ verbaut war. Sie besteht aus drei Teilen.
play_arrowDer Magnetspule
play_arrowDer Riemenscheibe
play_arrowDer Kupplungsscheibe
Hier wurde die Funktionalität der Magnetkupplung getestet.
Vorteil ist es, wenn man zuvor einen Prototypen im 3D-Drucker ausdruckt, bevor die tatsächliche Fertigung der Bauteile in Angriff genommen wird. Dadurch können auftretende Änderungen oder Ungenauigkeiten des Prototypen leichter abgeändert werden.
Bei der verwendeten Software handelt es sich um das CAD-Programm SolidWorks. Dieses ist einfach zu bedienen, da es viele Funktionen und Features bietet. Auf den Bildern sind ein paar Ausschnitte eines, in SolidWorks, konstruierten Schneefräsenmodells zu sehen.
SolidWorks hat zur verbesserten Veranschaulichung ein Render-Feature. Dieses wurde benutzt um diese Render-Images zu generieren.
1.) Grundplatte: Diese ist mit dem Kettengehäuse verschraubt.
2.) Magnetspule: Diese wird auf die Grundplatte gesteckt und ist für die Anziehwirkung der Magnetkupplung zuständig.
3.) Achsenklemmung: Sie sorgt dafür, dass die Magnetkupplung zentriert auf der Achse liegt.
4.) Riemenscheibe: Wird auf die Magnetspule gesetzt.
5.) Kupplungsscheibe: Sie wird bei Aktivierung gesperrt.
6.) Felgenklemmung: Sie verbindet die Kupplungsscheibe mit der Felge des Rades um das Sperren zu ermöglichen.
Nachdem wir die Prototypen mit dem 3D-Drucker ausgedruckt und getestet haben, wurden die zylindrischen Teile in der Drehmaschine aus einem Rundwerkstoff ausgedreht .
Dieses Video soll zeigen wie die Sperrvorrichtung aufgebaut ist. Weiters zeigt es noch die Funktionsweise der Sperrvorrichtung.
Bei der Montage der Magnetkupplung musste darauf geachtet werden, dass die Kupplung genau konzentrisch auf der Achse befestigt werden muss. Die Grundplatte ist mit der Riemenscheibe deckungsgleich, mit einem Mehrkomponentenkleber, verklebt. Die Achsenklemmung wurde in die Riemenscheibe geklebt. Die Felge ist mit der Felgenklemmung verbunden, welche weiters mit der Kupplungsscheibe, über schrauben, verbunden ist.
Die Wechselspannung, welche die Lichtmaschine der Schneefräse erzeugt, wird durch einen Gleichrichter in eine Gleichspannung umgewandelt. Eine 12 Volt Batterie dient als Pufferspeicher, welche die Spannung stabilisiert. Eine 5 Ampere Sicherung dient zum Schutz vor Kurzschlüssen. Ein Drei-Stufen-Schalter soll das Umschalten zwischen den drei Hauptmodi ermöglichen. Weiters ist ein Unterbrechungstaster am Griff der Schneefräse montiert. Die SPS, Siemens LOGO!, wird verwendet um die Schalteinstellungen zu erkennen und den Ausgang auf die entsprechenden Zustände zu schalten. Da die SPS nur einen maximalen Strom von 3 Ampere bei induktiver Belastung aushält, ist es nötig ein Relais einzubauen, welches mehr als 4 Ampere aushält.
Für den Einbau der elektronischen Komponenten wurde ein geeignetes Gehäuse an die Schneefräse montiert. Hierfür wurde eine Metallkasette verwendet, die zuvor vom Besitzer montiert wurde und als Aufbewahrungsbox für Werkzeuge diente.